161
.pdfМинистерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова»
ПРАКТИКУМ ПО ЦИТОЛОГИИ
Учебное пособие к лабораторным занятиям
Пермь – 2012 г.
УДК 576.3
ББК 42.1
К 629 Составитель: профессор Колясникова Н.Л.
Учебное пособие предназначено для студентов факультета агротехнологий, лесного хозяйства и переработки сельскохозяйственной продукции.
Дано описание постоянных и временных препаратов, также микрофотографий, используемых на лабораторных занятиях. По каждой теме даны вопросы для закрепления материала. Способствуют более глубокому усвоению материала и экономии времени студента.
Рецензент: зав. кафедрой растениеводства, д.с.-х.н., профессор С.Л Елисеев
Печатается по решению методической комиссии факультета агротехнологий, лесного хозяйства и переработки сельскохозяйственной продукции, протокол №5 от 23.01.2012г.
2
Содержание Введение ………………………………………………………4
Тема 1. Работа со световым микроскопом. Установка освещения. Общий план строения клеток прокариот и эукариот…………………………………………………………5
Тема 2. Мембранные структуры клетки. Принцип компартментализации…………………………………………11 Тема 3. Немембранные органоиды клетки. Цитоскелет……19 Тема 4. Включения – непостоянные компоненты клетки…..24 Тема 5. Ядерный аппарат клетки. Строение хромосомы. Типы хромосом. Изучение кариологии хромосом…………..28 Тема 6. Жизненный цикл клетки. Митоз. Приготовление временных препаратов. Изучение фаз митоза на временных и постоянных препаратах……………………….31 Тема 7. Мейоз. Изучение фаз мейоза на постоянных
препаратах…………………………………………………….34
Список рекомендуемой литературы …………………….....39
3
Введение
Цитология – наука о клетке, она изучает клетки многоклеточных животных и растений, одноклеточные организмы, а также бактерии.
Цитология исследует строение, основы жизнедеятельности и воспроизведение клеток, являющихся элементарными живыми системами; строение и функции отдельных клеточных компонентов.
Клетки очень малы по размерам и сложно устроены, поэтому становление и развитие цитологии тесно связано с созданием новейших методов микроскопии, молекулярной биологии, биохимии, биофизики, генетики.
4
Тема 1.
Работа со световым микроскопом. Установка освещения. Общий план строения клеток прокариот и эукариот
Микроскоп - это прибор, увеличивающий изображение предмета в несколько сотен и даже тысячи раз.
Главная часть светового микроскопа - увеличительные стекла или линзы, вставленные в тубус. Тубус - это трубка, по которой свет идет от объектива к окуляру. В верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух увеличительных стекол – линз. Окуляр создает реальное изображение, увеличивает, но не искажает изображение, получаемое в линзах объектива; в окуляр может быть вставлена измерительная сетка, если необходимо измерить размеры объекта. На нижнем конце тубуса помещается объектив, состоящий из оправы и нескольких линз, он, так же, как и окуляр, увеличивает изображение. Тубус прикреплен к штативу. Для фокусировки изображения тубус поднимается и опускается с помощью винтов. На штативе имеется два винта: макро- и микровинт. Макровинт используется для грубой, а микровинт - точной настройки изображения. Микровинт следует поворачивать не более, чем на ½ оборота в одну или другую сторону. К штативу прикреплен также предметный столик, в центре которого находится отверстие, и под ним последовательно располагаются ирисовая диафрагма, конденсор и зеркало либо осветитель. Конденсор фокусирует лучи от осветителя на объекте исследования. Ирисовая диафрагма позволяет регулировать величину светового потока к объекту. При уменьшении отверстия ирисовой диафрагмы интенсивность светового потока возрастает, при увеличении, соответственно, убывает. Зеркало имеет две стороны - плоскую и вогнутую. Их используют соответственно для
5
рассмотрения объекта при нормальном освещении и рассеянном свете. Около отверстия на предметном столике имеются зажимы для фиксации препарата в определенном положении.
В микроскопии важное внимание уделяется освещению. От источника света прежде всего зависит получаемое изображение исследуемого объекта, а также результаты микрофотосъемки. Для искусственного освещения используются точечные лампы, устанавливаемые на специальных осветительных устройствах. Система осветительного устройства ОИ - 32 состоит из корпуса, оправы с коллектором и патрона с лампой. Патрон с лампой может перемещаться в корпусе и зажимается в нужном положении винтом.
Элементарной единицей структуры и функции всех живых организмов является клетка. По своему химическому составу клетки всех живых существ очень сходны, однако изучение тонкого строения различных типов клеток позволило выявить заметные различия между бактериями с одной стороны, и животными и растениями - с другой. Различия между теми и другими настолько глубоки, что эти две группы организмов противопоставляются друг другу как прокариоты и эукариоты (табл. 1).
6
Таблица 1
Отличие прокариотической от эукариотической клетки
№ |
Структура |
Эукариотическая клетка |
Прокариотическая клетка |
|
|
|
|
|
|
|
|
Окружено двойной |
Имеется нуклеарная область, |
|
|
|
мембраной. Процессы |
содержащая ДНК, (нуклеоид), |
|
1 |
Ядро |
транскрипции и синтеза |
мембраной не окружен. |
|
белка отделены друг от |
Транскрипция и синтез белка |
|||
|
|
|||
|
|
друга по времени и |
проходят почти |
|
|
|
пространственно |
одновременно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Линейные; представляют |
Имеется одна кольцевая так |
|
|
|
собой комплекс ДНК с |
называемая бактериальная |
|
|
|
щелочными белками – |
хромосома; ДНК в ней не |
|
2 |
Хромосомы |
гистонами, - по структуре |
образует комплекса с гисто- |
|
напоминающий нитку |
нами; часть ДНК находится в |
|||
|
|
|||
|
|
жемчуга; содержат |
виде замкнутых в кольцо |
|
|
|
преобладающую часть |
самореплицирующихся |
|
|
|
генома клетки. |
элементов – плазмид |
|
|
|
|
|
|
|
Отделенные |
Имеются; компартмента- |
Отсутствуют; компартмента- |
|
3 |
мембранами |
|||
лизация выражена сильно |
лизация выражена слабо |
|||
|
органеллы |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Отсутствует у животных, |
Имеется (отличается по |
|
|
|
имеется у растений |
||
|
Клеточная |
химическому составу от КС |
||
4 |
(содержит целлюлозу) и у |
|||
стенка |
растений – содержит муреин, |
|||
|
грибов (содержит хитин). |
|||
|
|
а не целлюлозу) |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
5 |
Рибосомы |
Имеются; 80 S |
Имеются; 70 S |
|
|
|
|
|
|
|
|
Имеются у всех |
У некоторых бактерий |
|
|
|
организмов, за |
имеются жгутики, но они |
|
|
|
исключением высших |
отличаются по строению |
|
6 |
Реснички и |
растений. Состоят из |
(белок флагеллин) и |
|
жгутики |
субъединиц белка |
механизму движения от |
||
|
||||
|
|
тубулина, обладают |
жгутиков эукариот, |
|
|
|
сократительной |
сократительной активностью |
|
|
|
активностью. |
не обладают. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мезосомы – внутренние |
|
|
Синтез |
У животных – |
складки мембраны (аналог |
|
|
митохондрии, у растений – |
митохондрий). У фотосин- |
||
7 |
энергии в |
|||
митохондрии и |
тезирующих бактерий – еще и |
|||
|
клетке |
|||
|
хлоропласты. |
фотосинтезирующие мем- |
||
|
|
|||
|
|
|
браны (аналог хлоропласта). |
|
|
|
|
|
7
В свою очередь, в строении клеток растений и животных также имеются существенные различия (табл. 2).
Таблица 2
Отличия в строении растительной и животной клетки
№ |
Структура |
Растительная клетка |
Животная клетка |
|
|
||
|
|
|
|
1 |
Способ питания |
Автотрофный |
Гетеротрофный |
|
|
|
|
2 |
Пластиды |
|
|
|
(хлоропласты, |
Имеются |
Отсутствуют |
|
хромопласты, |
||
|
|
|
|
|
лейкопласты) |
|
|
|
|
|
|
3 |
Синтез АТФ |
В митохондриях и |
В митохондриях |
|
хлоропластах |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Расщепление |
В хлоропластах и тех |
В тех частях клетки, где |
|
частях клетки, где |
||
|
АТФ |
необходима энергия |
|
|
необходима энергия |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Клеточная |
Имеется, содержит |
|
|
стенка |
|
|
|
целлюлозу |
Отсутствует |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Центриоли |
Имеются только у низших |
Имеются у всех организмов |
|
растений |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
У низших животных |
|
Вакуоль |
Имеется, заполнена |
имеются только небольшие |
|
клеточным соком |
вакуоли, выполняющие |
|
|
|
||
|
|
|
пищеварительную функцию |
|
|
|
|
8 |
Реснички и |
Отсутствуют у высших |
Имеются |
|
жгутики |
растений |
|
|
|
||
9 |
Запасные |
В виде крахмала |
В виде гликогена |
|
углеводы |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Клетка отделена от внешней среды и других клеток цитоплазматической мембраной. Все содержимое клетки, включая ядро, называется протоплазмой. Она делится на кариоплазму (субстанция ядра) и цитоплазму (все остальное внутреннее содержимое клетки). Цитоплазма содержит органоиды – это функционально и структурно обособленные компоненты клетки. Различают органоиды мембранного и немембранного происхождения. К органоидам мембранного
8
происхождения относятся: митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи и лизосомы. К органоидам немембранного происхождения относятся: микротрубочки, центриоли, миофибриллы, рибосомы, реснички и жгутики. Каждому компоненту клетки свойственна определенная функция.
ЗАДАНИЕ:
Ознакомиться со строением растительной и животной клетки, обозначить их структурные части на рисунках. Препарат 1. Клетки печени аксолотля (постоянный препарат).
Клетки печени имеют многоугольную форму, центральную часть их занимают крупные овальной формы ядра. В ядрах хорошо видны глыбки хроматина и ядрышки. Среди печеночных клеток расположены кровеносные капилляры с тонкими стенками, образованными веретеновидными клетками.
Препарат 2. Клетки плоского эпителия полости рта человека (временный препарат).
Для того, чтобы приготовить временный препарат эпителиальных клеток, нужно сделать соскоб с внутренней поверхности слизистой оболочки рта человека. Соскоб (беловатый налет) распределить на предметном стекле, нанести одну-две капли ацетоорсеина и накрыть покровным стеклом.
На препарате видны отдельные плоские клетки с округлыми ядрами; оболочка ядра четко выражена, ядрышки отсутствуют.
Препарат 3. Клетки листа мха Мниум (временный препарат).
Положить лист мха Мниум на предметное стекло в каплю воды. Накрыть покровным стеклом.
9
Клетки в листьях расположены почти на всем протяжении в один слой и поэтому прозрачны. Клетки паренхимные, содержат хлоропласты. Жилка листа многослойная, состоит из прозенхимных клеток. По краям листа вытянутые клетки, более светлые, содержат меньше хлоропластов, имеют толстые стенки и концы их клинообразно заострены.
Препарат 4. Клетки кожицы чешуи лука репчатого (временный препарат).
Снять эпидермис с блестящей поверхности чешуи лука, капнуть одну-две капли воды, накрыть покровным стеклом.
Клетки кожицы лука репчатого многоугольные, с тонкими оболочками. В некоторых местах оболочки пересечены порами. Центральная часть клеток заполнена крупной вакуолью. Цитоплазма располагается тонким слоем вдоль стенок. Во многих клетках хорошо заметно ядро с ядрышком.
ВОПРОСЫ:
1.Какие типы микроскопов вы знаете и какое они дают увеличение?
2.Оптический узел микроскопа.
3.Механический узел микроскопа.
4.Расчетная формула увеличения микроскопа.
5.Методы цитологических исследований.
6.Красители, их классификация, характеристика и применение.
7.Фиксаторы. Характеристика.
8.Сравнительная характеристика прокариот и эукариот.
9.Сравнительная характеристика растительной и животной клетки.
10